直流电机正转会根据psc的值决定

Question

#include "stm32f10x.h"                  // Device header


void PWM_Init(void)
{
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
    
    TIM_InternalClockConfig(TIM2);
    
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision =TIM_CKD_DIV1;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode =TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period =  100-1;//ARR
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =  0; //psc
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0;
    TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure);
    
    TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;                                
    TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure);
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1 ;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
    TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
    TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
    TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);
    
    TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);
}

void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{
    TIM_SetCompare3(TIM2,Compare);
}

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"

void Motor_Init(void)
{
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
    
    PWM_Init();
}

void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)
{
    if(Speed >=0)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
        GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
        PWM_SetCompare3(Speed);
    }
    else
    {
        GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);
        GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);
        PWM_SetCompare3(-Speed);
    }
}

为什么psc我设为36的时候Speed=20可以转,设为1的时候Speed=20却不能转,这两种反转Speed=-20的时候却可以

Answer 1

下午好🌅🌅🌅
本答案参考通义千问

你提到的 直流电机正转 的问题，与 PWM（脉宽调制）的配置有关。你提供的代码中，PWM 初始化部分使用了 TIM_Prescaler = 0 或者 36，这会影响 PWM 的频率和占空比，从而影响电机的速度控制。

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✅ 问题分析

在你的代码中：

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =  0; //psc

这个参数决定了定时器的时钟分频系数。如果 TIM_Prescaler 设置为 0，那么定时器的时钟频率是系统时钟频率（通常是 72MHz），而 TIM_Period = 100-1 表示计数器从 0 到 99，所以 PWM 的周期是：

$$ \text{PWM 周期} = \frac{(TIM_Prescaler + 1) \times (TIM_Period + 1)}{\text{System Clock}} $$

情况一：TIM_Prescaler = 0（即 PSC=0）

• 系统时钟假设为 72 MHz。
• PWM 频率 = $ \frac{72,000,000}{(0+1) \times (100)} = 720,000 , \text{Hz} $

情况二：TIM_Prescaler = 36（即 PSC=36）

• PWM 频率 = $ \frac{72,000,000}{(36+1) \times (100)} = \frac{72,000,000}{3700} \approx 19,459 , \text{Hz} $

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🔍 为什么 PSC=36 时 Speed=20 可以转动，但 PSC=1 时不能？

这是因为 PWM 的占空比和频率对电机的影响不同。

1. 占空比计算

PWM 的占空比 = TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse / TIM_Period

• 当 PSC=0，Period=99，Pulse=20，占空比 = $ \frac{20}{100} = 20% $
• 当 PSC=36，Period=99，Pulse=20，占空比同样是 20%

2. 频率对电机的影响

• 高频 PWM（如 PSC=0）：占空比虽然相同，但由于频率高，电流变化快，可能导致电机无法稳定运行，甚至无法启动。
• 低频 PWM（如 PSC=36）：占空比相同，但频率低，电机更容易响应，因此更容易启动。

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🔄 为什么反转 Speed=-20 时可以转动？

这是因为反转控制逻辑中，GPIO 引脚被设置为反向，可能触发了电机的反向运行，即使 PWM 占空比较低也能运行。

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✅ 解决方案

为了使电机在 PSC=1 时也能正常运行，建议采取以下措施：

1. 调整 PWM 参数，确保频率适合电机驱动

加粗重点：
建议将 TIM_Prescaler 设为 36 左右，以降低 PWM 频率，提高电机驱动稳定性。

2. 增加最小占空比限制

加粗重点：
在 Motor_SetSpeed 函数中添加最小速度限制，防止占空比过小导致电机无法启动。

3. 修改后的代码如下：

void Motor_SetSpeed(int8_t Speed)
{
    if(Speed >=0)
    {
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);
        
        // 添加最小速度限制
        if(Speed < 10) Speed = 10;
        PWM_SetCompare3(Speed);
    }
    else
    {
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);
        
        // 添加最小速度限制
        if(-Speed < 10) Speed = -10;
        PWM_SetCompare3(-Speed);
    }
}

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📌 总结

| 问题 | 原因 | 解决方案 | |------|------|----------| | PSC=1 时 Speed=20 不转 | PWM 频率过高，电机无法响应 | 将 PSC 改为 36，降低 PWM 频率 | | PSC=36 时 Speed=20 能转 | PWM 频率适中，电机能响应 | 保持 PSC=36 | | 反转 Speed=-20 时能转 | 反转逻辑触发了电机运行 | 无需修改 |

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如果你希望进一步优化电机控制，可以考虑使用 PID 控制或增加滤波电路来改善 PWM 波形质量。需要的话我可以提供相关代码示例。